圧電セラミックスにおける変形および破壊の微視機構に関する研究

博士論文

本論文では,圧電セラミックスの中で最も汎用されているPZT,Pb(Zr,Ti)O_3を供試材として用い,静的破壊および疲労破壊における微視構造変化についての検討を行なった.分極方向と破壊抵抗の検討を行なうため,試験片長さ方向,幅方向,高さ方向に分極処理を行なった試験片と,分極を処理をしていない試験片についての検討した.第2章[56,57】では,非破壊検査法としてX線回折法を用いて様々な検討を行なった.まず,分極処理によって材料中に導入されるひずみの測定を行ない,格子ひずみとドメインスイッチングよって誘発されたひずみの分離を行った結果,ドメインスイッチングによる変形が試験片の寸法変化に与える影響が大ききことを示した.さらに,負荷ひずみに対するドメインスイッチングの程度についての検討を行った.第3章【58-60]では,試験片各方向に分極処理を行った試験片において,4点曲げ試験を行い,応力－ひずみの非線形解析を行った.解析より得られた真応力を用いて破断強さを算出し,分極処理が材料強度に与える影響について検討した.また,破壊靭性値についての比較を行った.第4章[61]では,分極材および非分極材において4点曲げ疲労試験を行った.き裂進展量の検出法としてコンプライアンス法の提案を行い,き裂の進展挙動を明らかにした.機械的負荷のみ,および機械的負荷と電気的負荷を重畳させた場合,分極方向の差異によるき裂進展挙動違いについての比較を行った.第5章[62】では,疲労き裂近傍で生じている微構造変化の観察を行った.X線回折法によるドメインスイッチングの検出,およびAFMを用いた表面形状の変化により,疲労き裂進展先端部での分極方向の違いによるき裂進展抑制効果について考察した.第6章には,本論文で得られた主な結論をまとめた.

名古屋大学博士学位論文 学位の種類:博士(工学) (課程) 学位授与年月日:平成15年3月25日